PT94894A

PT94894A - Sistema de separacao de membranas e processo de funcionamento do mesmo

Info

Publication number: PT94894A
Application number: PT94894A
Authority: PT
Inventors: Barry Richard Breslau; John Slegers
Original assignee: Romicon Inc
Priority date: 1989-11-08
Filing date: 1990-08-02
Publication date: 1992-03-31
Also published as: US4986918A; HU904592D0; DD296621A5; NZ234632A; IE902678L; IL95173A0; NO903282D0; HUT58557A; FI903719A0; PH26937A; BR9003537A; IE902678A1; NO903282L; PL286278A1; CA2020631A1; JPH03154620A; AU5982490A; KR910009327A; ZA905881B; EP0427376A2

Description

RCMICCW, IMC. "SISTEMA. DE SEPARAÇÃO DE MEMBRANA E PROCESSO DE F1HCIOWAMEWTO DO MESMO» A presente invenção diz respeito a um sistema aperfeiçoado de separação e ao processo do seu funcionamento para a se paração de solutos, partículas coloidais ou matéria suspensa de soluções ou suspensões contendo os mesmos. *Tuma forma de reali zação preferida, a presente invenção refere-se a um sistema de filtração de membrana,simples e económico que pode ser operado em muitos dos modos de operação de um sistema de filtração de membrana, sem misturar o filtrado com a corrente de alimentação.

As técnicas de separação, tais como a osmose inversa, a ultrafiltração e a microfiltração, são largamente usadas actual mente na indástria. Têm-se obtido muitas vantagens com a utili zação destas técnicas, entre as quais se contam: a redução do~ tempo necessário para efectuar a separação, a eficiência da separação, a utilização de condiçõesite operação suaves, tais como separações à temperatura ambiente, a redução dos custos de opera ção, em comparação com as técnicas antigas, tais como a evapora ção, precipitação química e a ultracentrifugação e a capacidade de separar espécies antes consideradas inseparáveis. A presente invenção refere-se em particular ãs separações por membranas por técnicas de ultrafiltração, embora possa aplicar-se a outras das técnicas de separação atrás mencionadas. Á ultrafiltração é um processo de separação, no qual uma solução ou suspensão, contendo um soluto, partículas colei- 2

dais ou partículas suspensas de maiores dimensões que o dissolvente no qual estão dissolvidos, é fraccionada, sujeitando-a ,a uma pressão tal que força o dissolvente a passar através de um filtro poroso, em particular uma membrana polimérica (ver por exemplo as patentes de invenção US-A-3 6l5 C21*; US-A-3 526 588, US-A-3 556 305, US-A-3 5*+! 005 e US-A-3 5^9 0l6, todas elas seu do aqui incorporadas por referência, como sendo ilustrativas ge oericameote dos tipos de membranas poliméricas consideradas), embora o filtro possa ser de tipo não polimérico, por exemplo de cerâmica. As membranas usadas na ultrafiltração podem ter várias configurações, tais como fibras ocas, folbas planas, enroladas em espiral ou tubulares. De preferencia, para os fins da presente invenção, utilizam-se membranas poliméricas de fibras ocas.

Os sistemas de separação com membranas são usualmente operados num modo de fluxos cruzados, no qual o fluxo do fluído do processo (isto é, a "corrente de alimentação" a separar) é tangencial k superfície de membrana polimérica. Isto é, o fluído do processo a tratar entra no módulo de separação através da entrada do fluído do processo, flui paralelamente k superfície da membrana, do mesmo lado onde estão situadas a entrada e a saí da do fluxo do processo, deixa 0 módulo de separação através da saída do fluído do processo e, optativamente, é de novo reciclado para o módulo de separação para o tratamento ulterior. Uma parte do fluído do processo passa através da membrana como filtrado. Este tipo de módulo de separação pode ser usado para vários fins tais como: concentrar um fluído, caso em que 0 produto desejado é 0 fluído que deixa 0 separador através da saída do fluído do processo, purificar um fluído, i

caso em que o produta desejado pode ser o filtrado ou o fluído que deixa o separador através da saída do fluído do processo; ou separag um ou mais componentes de um fluído, caso em que o produto desejado pode ser o fltaído que passa através da membrana como filtrado, o flíhído que deixa o separador através da saída do fluído do processo, o componente ou os componentes re tidos pela membrana, ou uma combinação dos mesmos.

Durante a utilização, o'lado da membrana que contacta com o fluído do processo pode ficar poluído por material reti do pela membrana. Tais membranas poluídas podem ser limpas, para reutilização mediante técnicas tais como: limpeza mecânica, por exemplo a remoção do material poluente utilizando uma escova, uma barra ou uma esponja; lavagem rápida, isto é, a membrana., de um fluído através da superfície suja com um caudal elevado para desalojar e remover o poluente; lavagem rápida com inversão do fluxo, isto é, a bômbagem de fluído através da superfície suja da membrana, com um elevado caudal com inversão periodicq do sentido do fluxo para desalojar fisicamente e remover o poluente; limpeza química, isto é, o contacto da super-r ' fíeie suja da membrana com um fluído de limpeza químico; lava-vagem por refluxo sob pressão, isto é, bombagem de fluído, por exemplo permeado ou água, sob pressão, através da membrana, do lado do permeado para o lado do fluído do processo, de modo que o fluído desaloje fisicamente e retire o poluente da superfície da membrana; ou a combinação de duas ou mais das técnicas anteriores.

Was técnicas atrás referidas de limpeza química por la vagem rápida e por lavagem por refluxo sob pressão, a pressão é usualmente criada por meio de uma bomba. Isso pode dar origem a golpes de pressão hidráulica, que podem danificar a mek-brana. Portanto, 4 importante que a pressão do fluído seja cuidadosamente controlada, de modo que a diferença de pressões entre o fluído de um lado da membrana e o do outro lado da mem brana não exceda o máximo permissível da diferença de pressões através da membrana para essa membrana particular. A diferença de pressões máxima permissível através da membrana, para uma membrana particular, 4 a pressão diferencial máxima entre lados opostos de uma membrana que pode ser suportada pela mem-bana sem daí resultar a sua danificação.

Certas configurações das membranas com trajectos do fluído do processo estreitos podem ficar severamente poluídas, de modo a que se limite ou mesmo Impeça o fluxo livre do fluído d©/processo através da superfície, da membrana. Se tal ocor rer, as técnicas de limpeza por lavagem, rápida ou química Jodem ser insuficientes para limpar adequadamente a membrana, podendo ser necessária a limpeza mecânica e/ou a pressão com refluxo sob pressão para conseguir uma limpeza satisfatória. Porém, a limpeza mecânica pode ser impraticável para estas configurações da membrana devido aos trajectos de passagem do fluído do processo estreitos e a lavagem com refluxo sob pressão, como atrás se desereveu, tem os inconvenientes de ser necessário um contrô lo cuidadoso da pressão do fluído, para evitar a danificação das membranas, e da adição de uma capacidade de bombagem adicional, que aumenta o custo inicial do sistema e os custos gerais de operação do sistema.

As patentes de invenção EP-A-03356*+7 ieSBê-A-O 3356^8 des crevem um sistema e um processo de operação desse sistema, que permitem evitar o problema dos golpes de pressão hidráulica que ponduzem & danificação das fibras. Descreve-se um processo de lavagem por refluxo com aspiração, nos pedidos de patente de invenção mencionados antes, para ajudar a limpar as me® branas. Para activar o processo de lavagem por refluxo com asr·: · piração, utiliza-se uma bomba do permeado para transportar o permeado através das fibras ocas por meio dos tubos do proces so. Embora de certo modo constitua um aperfeiçoamento relativa mente aos sistemas até então disponíveis, uma tal concepção do sistema tem vários problemas e limitações. Em primeiro lUgar, o sisfcema descrito na patente de invenção EP-Â-0335"64;7‘l á mui to complexo, mais caro que o necessário e exige pelo menos duas bombas com as mesmas dimensões, uma bomba do processo e uma bom ba do permeado. Esfea capacidade adicional de bombagem não só aumenta os custos da construção inicial do sistema como também aumenta a energia necessária durante o funcionamento. Em segundo lugar, como o fluído do processo entra em contacto com a bomba do permeado e os respectivos tubos, os tubos de transmis são do permeado e a bomba do permeado ficam contaminados com o fluído do processo. Isto limita as aplicações possíveis da con cepção de um tal sistema. Depois da utilização do processo de lavagem por refluxo com aspiração, e antes da operação no modo de tratamento normal do fluído, o sistema tem de ser novamente limpo e/ou esterilizado.

Uma parte essencial de muitas técnicas de separação, por exemplo na filtração por membranas, é a capacidade de manter o filtrado separado da alimentação e portanto evitar a mistura do permeado com o fluído do processo. Isso é benéfico em apli cações em que 4 necessáfio que a corrente do filtrado se mantenha em hoas condições sanitárias, tais como nas aplicações alimentares e farmacêuticas, ou quando a corrente de alimentação pode contaminar o filtrado, como nas aplicações de tratamento de resíduos. A presente invenção proporciona um sistema de separação novo, simples e económico que reduz as necessidades de equipamento e/ou de energia associadas a tais sistemas e é capaz de funcionar em muitos dos modos de operação de um sistema de separação, incluindo a lavagem por refluxo com aspiração, ao mesmo tempo que mantém a corrente do filtrado separada da corrente do processo.

Segundo a presente invenção, proporciona-se um aparelho para a condução de separações, que compreende: a) um ou mais módulos de separação, compreendendo o módulo ou cada módulo de separação meios de entrada para o fluído do pro cesso e meios de saída para o fluído do processo; b) um certo rnímero de uniões de condutas, ligadas entre si por um certo ndmero de condutas com válvulas, para formar um anel fechado, para introduzir fluído sob pressão positiva tanto no sentido do fluxo directo como no inverso para o módulo ou os referidos módulos de separação e para proporcionar pressão negativa do lado da entrada e/ou do lado de saída do referido módulo ou dos referidos módulos de separação; c) meios de pressão que compreendem uma entrada e uma saída, estando a referida entrada ligada a uma das uniões de condutas e estando a referida saída ligada a uma segunda das referidas uniões de condutas; e d) meios para retirar permeado do referido módulo ou dos re^-feridos módulos de separação.

Segundo a presente invenção, proporciona-se também um processo de separação de solutos, partículas coloidais e/ou ma teria em suspensão de uma solução ou de uma suspensão dessa ma teria, que compreende; aO a ligação de uma bomba a um anel fechado constituído por quatro^ uniões de condutas (A), (B), CC) e (D) ligadas entre si por quatro condutas com válvulas, estando a união (A) ligadã~-\:· ãs uniões (D) e (C) e, além disso, ligada a uma conduta com.vál vula de alimentação de entrada e a uma conduta para a entrada da referida bomba, a união (B) ligada às uniões (D) e (C) e, além disso, ligada a uma conduta de descarga e por uma conduta à saída da referida bomba, a união CD) ligada às uniões (A) e (B) e, além disso, ligada às uniões (A) e (B) e ainda ligada por uma conduta aos meios de entrada de um ou mais módulos de separação do lado do processo, e a união (C) ligada às uniões (A) e (B) e, além disso, ligada aos meios de saída do referido módulo ou dos referidos módulos do lado do processo; b) I) a bombagem da referida solução ou suspensão para o referido anel fechado na união de condutas(B), para fora do reí:? ferido anel fechado numa união de condutas(D) através do refeíi-do módulo ou dos referidos módulos de separação e voltando ao referido anel fechado de condutas com válvulas, na união de con dutas (C); e/ou II) a inversão do fluxo, bombando a referida solução ou sus pensão para o referido anel fechado de condutas com válvulas na união de condutas (B), saindo do referido antl fechado de condu tas com válvulas na união de condutas (G$, através do referido módulo ou dos referidos módulos de separação e voltando ao re- I) ferido anel fechado de condutas com válvulas na união de condu tas (D)i c) recuperar solutos, partículas coloidais ou matéria em suspensão contendo concentrados;ne d) retirar o permeado do referido módulo ou dos referidos módulos de separação.

Tal como é aqui usada, a expressão "pressão positiva" refere-se a uma pressão aumentada, que é superior à pressão glg bal no aparelho, e a expressão "pressão negativa" refere-se a uma pressão diminuída, que é inferior h, pressão geral no apare lho. De acordo com uma forma de realização preferida da presen te invenção, a pressão positiva é superior à pressão atmosférica e a pressão negativa é inferior à pressão atmosférica,η. a' 0 sistema de separação de membrana segundo a presente invenção pode operar em muitos dos modos padrões de funcionamento de um sistema de separação de membrana, tais como: a) fluxo normal do fluído do lado do processo durante a filtração; b) fluxo inverso do fluído do lado do processo duran te a filtração; c) fluxo normal do fluído do lado doproces so durante a filtração com reciclagem do filtrado, o isolamento e o retomo do filtrado ao lado do processo; d) fluxo in verso do fluído do lado do processo durante a filtração com re ciclagem do filtrado; e) lavagem por refluxo com aspiração, saindo as águas-mães de lavagem por refluxo por canais de flu xo do lado do processo, simultaneamente nos sentidos do fluxo normal e do fluxo inverso; f) lavagem p0r refluxo, saindo as águas-mães de lavagem por refluxo pelo canal de fluxo do la*do 9

do processo no sentido do fluxo normal; e g) lavagem por refluxo com aspiração saindo as águas-mães da lavagem por refluxo pelo canaldde fluxo do lado do processo no sentido do fluxo in verso. Alem disso, a presente invenção permite uma operação económica em muitos dos modos de operação, especialmente no mo do de lavagem por refluxo com aspiração, sem'exigir que o fluí do de lavagem por refluxo com aspiração entre em contacto e contamine o fluído filtrado com resíduos do fluído do processo. 0 lado do processo do módulo de membrana é o lado em que o flUído do processo entra em contacto com a superfície da ·. ' membrana. 0 fluído do processo é levado fiara o lado do proces so do módulo da membrana através da conduta do fluído do proces so. Depois de deixar o módulo da membrana, o fluído do processo perdeu uma parte do seu dissolvente como permeado, estando por^ --1 tanto o fluído do processo, à medida que deixa o módulo da membrana, mais concentrado em componentes de dimensões maiores do que as dimensões dos poros da membrana. Tal como é aqui usado, o termo "pemeadoliíréfere-se à corrente que passa através da superfície da membrana e o termo "concentrado” define a parte da corrente sai do módulo da membrana no lado do processo, contendo as espécies retidas que não passaram pelos poros. 0 concen-tradp é afastado do módulo pela conduta do fluído concentrado.

Um módulo de separação^ como aqui é discutido, inclui cartuchos de membrana convencionais, tais como recipientes que alojam membranas no interior de uma parede exterior sólida com uma ou mais saídas do periiíeader.. A parede exterior sólida está afastada das membranas, de modo a permitir que o permeado se reána e envolva a membrana. Os cartuchos podem ser ligados com 10 10

uma entrada do fluído do processo, com a saída do concentrado e uma conduta para a descarga do permeado ou, se não se usar* qualquer conduta para o permeado, este último pode escoar-se pa ra um depósito que envolva o cartucho. Pode usar-se um cartucho único ou cartuchos múltiplos, ligados a uma conduta distribuidora, para permitir que os cartuchos funcionem em série e/ou paralelo. Em alternativa, a parede exterior solida do cartucho atrás descrita pode ser eliminada, os cartuchos suspensos num depósito e permitir-se que o permeado se escoe para o referido depósito que envolve o módulo ou os módulos de membrana, dépois o permeado é levado para fora.

Vai agora descrever-se com mais pormenor a presente inven ção, com referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam: A fig. 1, uma representação esquemática de um sistema aetualmente disponível (a técnica anterior), que funciona no mo do de fluxo normal; ac'.,u - A-fíg. 2, uma representação esquemática de um sistema aetualmente disponível (a técnica anterior), que funciona no modo de fluxo inverso; A fig. 3, uma representação esquemática de um sistema de separação segundo a presente invenção , que funciona no modo de fluxo normal; A fig. **, uma representação esquemática de um sistema de separação segundo a presente invenção, que funciona no modo de fluxo inverso; A fig. 5, uma representação esquemática de um sistema de separação segundo a presente invenção, que funciona no modo de 1'

. lavagem por refluxo Com aspiração, saindo as águas-mães de la vagem por refluxo por canais de f ltucd' do lado do processo,si multaneamente nos sentidos do fluxo normal e do fluxo inverso; A fig. 6, uma representação esquemática de um sistbma ,de separação segundo a presente invenção,que funciona no modo de lavagem por refluxo com aspiração, saindo as águas-mães de lavagem £or refluxo por um canal do fluxo do lado do processo, no modo de fluxo normal; A fig. 7 uma representação esquemática de um sistema de separação segundo a presente invenção que funciona no modo de lavagem por refluxo saindo as águas-mães de lavagem por re fluxo por um canal de fluxo do lado do processo, no modo de fluxo inverso; A fig. 8> uma representação esquemática de um sistema de separação de acordo com o pedido de patente dê invenção tambám pendente EP-A-0 33? 6^7, que funciona no modo de fluxo normal; A fig. 9, uma representação esquemática de um sistema de separação do pedido de patente de invenção tambám pendente EP-A-0 335 6^7 que funciona no modo de lavagem por refluxo com aspiração, saindo as águas-mães de lavagem por refluxo por canais de fluxo do lado do processo, simultaneamente nos sentidos de fluxo normal e do fluxo inverso;. A fig. 10, um gráfico do caudal gerado durante o funcionamento de um sistema segundo a presente invenção, em função do tempo de funcionamento; e A fig. 11, um gráfico do caudal gerado durante o funcionamento de um sistema segundo a presente invenção, em função do factor de concentração. 12

Nas fig. 1 a 7, as mesmas referências representam par·* tes iguais, e nas fig. 8 e 9, também as mesmas referências re- ^ "> presentam partes iguais.

Com referência k fig. 3, o sistema de separação de mem brana ilustrado segundo a presente invenção colocai a-bomba do processo (P^ que tem uma entrada (Pl) e uma saída (P2), no interior de uma rede de condutas com válvula, compreendendo um anel de condutas ligado de modo a permitir a utilização de pelo menos todos os modos de operação atrás descritos, incluindo a lavagem por refluxo com aspiração, enquanto se mantém a cor*·? rente de filtrado completamente separada da corrente de alimentação. Este pro.òesbo pode ser melhor descrito pelas figuras e comparando o sistema segundo a presente invenção com os sistemas de filtração de membrana normalizados. A fig. 1 é uma representação esquemática simplificada de um sistema actualmente existente (a técnica anterior) que funciona no modo de fluxo normal (a). 0 fluído do processo escoa Λ -se a partir do depósito do processo (Tl), através da conduta com válvula (§), através da bomba (P), que tem ar entrada. GJ?1) e a saída (P2) e para a rede de válvulas, que contém quatro válvulas (71) a (7*+). As válvulas (71) e (7*+) estão abertas e as válvulas (72) e (73) fechadas. A corrente do processo passa então através da conduta com válvula (1), pela conduta (δ) e para a entrada do módulo de separação (sm). 0 fluído do proces so passa através do módulo de separação, através da conduta (7), como concentrado, reentra na rede de válvulas, passa pela válvula (71+) e sai através da conduta (9)· 0 concentrado pode sair do sistema através da conduta (9) passando pela válvula 13

(77) (representada fechada), volta ao depósito do processo (Tl) através da válvula (76), ou uma combinação de ambos. A pressão na descarga da bomba e na entrada para a rede de válvulas esta designada por (PA), enquanto a pressão na saída da rede de válvulas está designada por (PB). Também a corrente que sai pela conduta (9) está à pressão mais baixa (PB). Em to dos os casos de funcionamento normalizado, (PA) é maior do que (PB). 0 caudal através do módulo de separação é determinado pela diferença de pressões através do módulo áe separação, que é determinada pelas válvulas (71) e (Vk). 0 filtrado produzi do no módulo de separação sai através da conduta (10). 0 sentido do fluxo representado na fig. 1 pode ser inver tido fechando as válvulas (71) e (7*+) e abrindo as válvulas (72) e (73). Isso está representado na fig. 2, que é um sistema normalizado (a técnica anterior) que funciona no modo de fluxo inverso (b), em comparação com 0 sistema representado na fig.l. i\Ta fig. 2, o fluxo do processo escoa-se para o interior dfe módu lo de separação através da conduta '(7| ,e sai do módulo de separação através dà conduta (8). 0 desenho esquemático simplificado representado na Γ1 » fig. 3 ilustra o conceito inventivo da presente invenção. A bomba do processo é colocada no interior de uma rede de condutas com válvulas, ou anel fechado, permitindo que o sistema de separação seja operado em pelo menos um dos modos atrás descri to, (a) a (g), sem quaisquer válvulas ou bômbas adicionais.

Na fig. 3, o fluído do processo contido no depósito (Tl) escoa- -se através da conduta com válvulas(5), passa pela junção de condutas (A) e entra na entrada da bomba (P), em (Pl). Tal como é aqui usada, a expressão "junção de condutas" é definida como um ponto ou lugar no interior âe um sistema onde as condutas de fluxo se ligam ou convergem, mas não necessariamente numv ponto ánico. 0 fluído do processo é depois descarregado da bomba (P), em (P2), passa pela função de condutas (B), através da conduta com válvula (3), pela junção de condutas (D) e atra vés da conduta (8) para o módulo de separação. 0 fluído do pro cesso passa através do lado do processo do módulo, volta ao anel fechado de condutas na junção de condutas (C) através da conduta (7), como concentrado, passa através da válvula (V2), através da junção de condutas (A), de modo que se mistura com 0 fluído do processo proveniente do depósito (Tl) e volta h en trada (Pl) da bomba (P). Uma parte da mistura coocentrado/corrente do processo pode ser retirada junção de·condutas (B)? através da válvula (V6) na conduta (9), voltando ao depósito do processo (Tl). A corrente na conduta (9) está á pressão elevada (PA).

Obtém-se a inversão do fluxo abrindo as válvulas (Vl) e (Yb) e fechando as válvulas (V2) e (V3). Isso está ilustrado na fig. b, 0 fluxo do fluíddo do processo é idêntico ao representa do na fig. 3 até ã junção de condutas (B). wo modo de fluxo inverso, 0 fluído do processo escoa-se a partir da junção de condutas (B), para a junção de condutas (C), através da conduta com válvula (*+). Escoa-se depois através da conduta (7) para o módu lo de separação. 0 fluído do processo escoa-se através do lado do processo do módulo, regressa ao anel fechado de condutas na junção de condutas (D) através da conduta (8), como concentrado, passa através da válvula (VI) e através da junção de condu tas (A). 0 restante do processo é agora idêntico ao do fluxo

normal.

As fig. 3 e ^ demonstram os modos de fluxo normal e /ín verso de funcionamento (a) e (b). Como se mostra ^estas figuras, o permeado proveniente do modulo pode escoar-se através da conduta (10) para um depósito separado de· permeado (T2) ou, em alternativa, quando o módulo não contiver qualquer invólucro exterior ou qualquer conduta para o permeado, este tíltimo pode escoar-se para um depósito no qual o módulo está submerso (não representado)

Os modos de operação descritos nas fig. 3 e k são semer' lhantes aos descritos usando os sistemas convencionais das fig. 1 e 2. Porém, no sistema segundo a presente invenção, a eorren te do processo sai da rede de válvulas ã. pressão elevada (PA), r mais elevada do que nos sistemas convencionais, onde a corrente do processo sai da rede de válvulas b pressão mais baixa (PB). Isso tem a vantagem de permitir que a corrente concentrada do processo ' regressa' a- r um depósito ou reservatório de ali mentação distante para concentração ulterior ou que passe através de um filtro, tal como o filtro do tipo de saco ou de cartu cho, para remover detritos da corrente e remover os detritos da membrana durante a limpeza. A..f£|.5 ilustra o sistema segundo a presente invenção a operar no modo de lavagem por refluxo com aspiração, saindo as águas-mães de lavagem por refluxo por canais de escoamento do lado do processo simultaneamente nos sentidos de fluxo normal, e inverso (e). Isso conségue-se abrindo as válvulas (VI), (V2) e (V7) e fechando as válvulas (V3), (VM-), (V5) e (V6). A bomba do processo (P) proporciona uma aspiração ou pressão negativa 16

para ο lado do processo do módulo de separação através das con dutas (7) e (8)j permitindo que o filtrado flua do depósito · (T2), através da conduta (10), através da membrana e para o la do do processo do módulo d.e separação. A partir do lado do pro cesso do módulo de separação, as águas-mães de lavagem por refluxo escoam-se através da conduta (7) (fluxo, normal) e da con duta (8) (fluxo inverso). As águas-mães de lavagem de refluxo que passam através da conduta (8) escoam-se para a junção de condutas (D), através da conduta (1) para a junçãoode Conduta (A), para o interior da bomba (P) através da entrada (01) da bom ba, são descarregadas da bomba (P), na saída da bomba (P2), para a junção de condutas (B) e são descarregadas do sistema através da conduta (9) e da válvula (V7). As águas-mães de lavagem por refluxo que passam pela conduta (7) correm para a junção de con dutas (C), através da conduta (2) para a junção de condutas (A) onde se juntam às águas-mães de lavagem por refluxo provenientes do fluxo inverso atrás descrito. Qpando o fluído de lavagem por refluxo sai do cartucho, ele fica limitado ao lado do processo da rede de tubos. Portanto, a sujidades, tampões e detritos nãointerferem nem contaminam as condutas do filtrado. À fig. 6 ilustra o sistema segundo a presente invenção operando no modo de lavagem por refluxo com aspiração, saindo as águas-mães de lavagem por refluxo por um canal de escoamento do lado do processo no sentido de escoamento normal (f). Isso consegue-se fechando todas as válvulas excepto as válvula^ (V2) e (V7), As águas-mães de lavagem por refluxo escoam-se do lado do processo do módulo de separação através da conduta (7) para a junção de condutas (C), através da conduta (2) para a junção de condutas (A), para a bomba (P) através da entrada (PI) da bomba, são descarregadas da bomba (P), na saída (P2) da bomba, para a junção de condutas (B) e descarregadas do sistema através da conduta (9)· Este processo pode ser invertido, podendo a lavagem por refluxo com aspiração efectuar-se no modo de fun cionamento inverso (g), como se mostra na fig. 7, na qual estão fechadas todas as válvulas, excepto as válvulas (VI) e (V7).

Ainda para comparação, a fig, 8 ilustra um sistema da da patente de invenção EP-A-0 335 6*+7 no modo de funcionamento normal (a). São necessárias duas bombas para o sistema funcfenar, uma bqmba do processo (Pl) e uma bomba do permeado (P2). % fig. 85 (TI) representa um^deposito;donprõeeêso, (T2) representa um depósito do permeado, (X) representa a saída do permeado, (Y) representa o retorno do fluído do processo, (VI) a (V9) representam válvulas, (Fl) e (F3) representam medidores de caudal e (Pl) refere-se a indicadores de pressão. Quando se utiliza a lavagem por refluxo com aspiração no sistema, como se mostra na fig. 9, a bomba do permeado proporciona aspiração ou pressão negativa nas 'fibras, transporta permeado do recipiente on de os cartuchos estão mergulhados e o permeado passa através das fibras. Todas as sujidades, tampões e contaminantes contidos nas fibras e na superfície da membrana ficam agora expos tos á bomba de permeado e às condutas de permeado associadas, fazendo com que as referidas condutas fiquem contaminadas com fluído do processo e poluentes. Como atrás se mencionou, em aplicações tais como as farmacêuticas, nos lacticínios ou no tratamento de resíduos, isso obriga a uma re-esterilização ou nova limpeza das condutas do permeado e da bomba do permeado.

Como atrás se descreveu, o sistema segundo a presente'' invenção requer uma só bomba do processo para operar, quer no modo normal de funcionamento, quer no modo de lavagem por refluxo com aspiração, não havendo portanto qualquer contaminação cruzada. Além desta vantagem de não haver contaminação cru zada, o sistema segundo a presente invenção pode ser fabricado com uma redução de custos substancialle pode operar com uma re dução considerável do consumo de energia, em comparação com o da patente de invenção EP-A-0 335 6*+7·

Vai agora ilustrar-se a presente invenção ainda com os Exemplos seguintes, dados apenas com fins ilustrativos, não devendo pensar-se como impondo qualquer limitação do escopo da presente invenção',

Exemplo 1 (ComparatiVo) ' Compararam-se as necessidades, de custos e de energia, de um sistema segundo a presente invenção com as necessidades de custos e de energia de um sistema de acordo com a patente de invenção EP-A-0 335 6^7· Os dados para o sistema segundo a presente invenção estão indicados no Quadro 1 seguinte, como percentagens das necessidades de custos e energia de um sistema da patente de invenção EP-A-0 335- 6^7 © como se ilustra na fig., 8 dos desenhos anexos. Calculou-se cada um dos sistemas para produzir 75,71 litros (20 galões) por minuto de água filtrada de alta qualidade a partir de uma rede de alimentaçsurde água urbana específica, utilizando 18,58 m2 (200 pés quadrados) de uma membrana de separação, de peso molecular 80 000.

Qua- 19 Quadro 1

Item

Redução de custos

Tubos e depósitos Bombagem Custos totais de capital Potência necessária 63 $ 61,5 % 63 % 55 i

Exemplo 2

Utilizou-se um sistema segundca presente invenção, equi pado com dois tipos de cartuchos de membranas de fibras ocas (Romicon HF25-1+3-CM50 e HF25-1+3-XM50) para tratar resíduos de instalações de revestimento metálico, contendo sólidos em suspensão e zinco. Ambos os tipos de membranas proporcionaram coeficientes de rejeição da ordem de 98 % no decurso de um estudo de 3 dias. Durante este estudo obteve-sê um factor de concentração de 1 250X, isto é, produziram-se por cada *+ 731,63 litros (1 25o galões) de alimentação (água residual), b 727,8^ li tros (1 2^+9 galões) de filtrado

Os dados analíticos recolhidos durante o estudo estão indicados no Quadro 2.

Qua- 20

Quadro 2

Amostra Sólidos em suspensão (ppm) Zinco (ppm) Alimentação A 686 3,2 Alimentação B 1 286 179 v Permeado A CM 18 ,*+ % 0,07 Permeado B CM 13,2 o,o5 Coeficiente de rejeição CM 98,2 % 98,9 % Permeado A XM 25,o 0,16 Permeado B XM 13,2 0,08 Coeficiente de rejeição XM 97,8 % 97,5 $ Tías fig. 10 e 11 dos desenhos anexos, está representa da a taxa de filtração sob a forma de fluxos (galões de filtra do/área/tempè, galões/pás quadrados/dia) (eixo "Y" nas fig. 10 e 11) em função do tempo na fig. 10 (o tempo é expresso em horas e encontra-se no eixo "X" na fig. 10) e, em função do fac-tor de concentração na fig. 11 (eixo "X" na fig. 11). 0 dese nho em ”dente de serra11 nas duas figuras resulta do funcionamento de lavagem por refluxo com aspiração, demonstrando como as membranas foram suficientemente limpas durante o processamen to para restaurar a taxa de filtrado para próximo do valor inicial, sem necessidade de paragem ou de uma fase de limpeza exterior.

Rei-

Claims

21 REIVINDICAÇÕES 1.- Aparelho para efectuar separações, caracterizado por compreender: a) um ou mais módulos de separação, compreendendo o módulo de separação ou cada um dos módulos de separação meios de entrada para o fluido do processo e meios de saída para a fluido do processo; b) um certo número de junções de condutas ligadas entre si por um certo número de condutas dotadas de válvulas para formar um anel para introduzir fluido sob pressão positiva, nos sentidos de fluxo para da frente e inverso, no módulo ou nos módulos de separação referidos e para proporcionar pressão negativa no lado da 22

entrada e/ou no lado da saída do referido módulo ou dos referidos módulos de separação; c) meios de pressão que compreendem uma entrada e uma saída, estan do a referida entrada ligada a uma das referidas junções de condutas e estando a referida saída ligada a uma segunda das referidas junções de condutas; e d) meios para retirar o permeado do referido módulo ou dos referidos módulos de separação.
2.- Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o módulo de separação ou cada módulo de separação ser: I) um módulo de sepração de membrana de ultrafiltração; ou II) um módulo de separação de microfiltração.
Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o módulo de separação ou cada módulo de separação s.er: I) um módulo de separação de ultrafiltração contendo membranas de ultrafiltração de fibras ocas; ou II) um módulo de sepração de microfiltração contendo membranas de microfiltração de fibras ocas.
4.- Aparelho de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o referido anel ser constituído por quatro junções de condutas (A), (B), (C) e (D), ligadas entre si por quatro condutas com válvulas e estando a junção (A) ligada com 23

as junções (D) e (C) e ainda ligada a uma conduta com válvulas de entrada da corrente de alimentação e a uma conduta para a entrada dos referidos meios de pressão, estando a junção (B) ligada às junções (D) e (C) e ainda ligada a uma conduta de descarga com válvulas e por uma conduta à saída dos referidos meios de pressão, estando a junção (D) ligada a junções (A) e (B) e ainda ligada por uma conduta à referida entrada do módulo ou dos módulos de separação no lado do processo, e estando a junção (C) ligada a junções (A) e (B) e ainda ligada à referida saída do módulo ou dos módulos de sepração do lado do processo.
5.- Aparelho de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado por os referidos meios de pressão serem uma bomba.
6.- Processo de separação de solutos, partículas coloidais e/ou matéria em suspensão de uma solução ou suspensão de tal matéria, caracterizado por utilizar um aparelho de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5.
7.- Processo de separação de solutos, partículas coloidais e/ou matéria em suspensão de uma solução ou suspensão de tal matéria , caracterizado por compreender: a) a ligação de uma bomba a um anel constituído por quatro junções de condutas (A), (B), (C) e (D) ligadas entre si por qua- 24

tro condutas com válvulas, estando a junção (A) ligada a junções (D) e (C) e ainda ligada a uma conduta de entrada da corrente de alimentação com válvulas e a uma conduta para a entrada da referida bomba, estando a junção (B) ligada a junções (D) e (C) e ainda ligada a uma conduta de descarga com válvulas e por uma conduta para a saída da referida bomba, estando a junção (D) ligada a junções (A) e (B) e ainda ligada por uma conduta a meios de entrada de um ou mais módulos de separação no lado do processo e estando a junção (C) ligada às junções (A) e (B) e ainda ligada a meios de saída do módulo ou dos módulos de sépração referidos no lado do processo; b) I) a bombagem da referida solução ou suspensão para o inte_ rior do referido anel de condutas com válvulas na junção de condutas (B), para fora do referido anel de condutas com válvulas na junção de condutas (D), através do referido módulo ou dos referidos módulos de separação e de novo para o referido anel de condu tas com válvulas na junção de condutas (C); e/ou II) a inversão do fluxo, bombando a referida solução ou suspensão para o interior do referido anel de condutas ccm válvulas, na junção de condutas (B) para fora do anel de condutas ccm válvulas referido na junção de condutas (C), através do referido ou dos referidos módulos ue separação e de novo para o referido anel de condutas ccm válvulas,na junção de condutas (D); c) a recuperação do concentrado contendo solutos, partículas coloidais ou matéria em suspensão; e d) a remoção do permeado do referido ou dos referidos módulos 25 .¾ de separação.
8.- Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender a fase adicional de: tT e) limpeza do referido módulo ou dos referidos módulos de separação aplicando pressão negativa no lado do processo do módulo ou dos módulos de separação e desse modo retirando filtrado do lado do filtrado do referido módulo ou dos referidos módulos de separação para o lado do processo do referido ou dos referidos módulos, para o interior do referido anel de condutas com válvulas na junção de condutas (D), na junção de condutas (C) ou uma sua combinação, através da junção de condutas com válvulas (A), para o interior da referida bomba e para fora do referido anel de condutas na junção de condutas (B),
9.- Proceso de acordo com uma qualquer das reivindicações 6 a 8,caracterizado por o módulo ou cada um dos módulos de separação ser um módulo de separação de ultrafiltação ou um módulo de separação de microfiltração.
10.- Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o módulo ou cada um dos módulos de separação ser um módulo de separação de ultrafiltração de fibras ocas ou um módulo de separação de microfiltração de fibras ocas. « *> e 26
11.- Processo de limpeza de um aparelho de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender a aplicação de pressão negativa nos meios de entrada e/ou de salda, no lado do processo do referido módulo ou dos referidos módulos de separação, e desse modo retirar filtrado do lado do filtrado do referido módulo ou dos referidos módulos de separação para o lado do processo do referido módulo ou dos referidos módulos .
12.- Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o aparelho de acordo com a reivindicação 4 e por o filtrado retirado do lado do filtrado do referido módulo ou dos referidos módulos de separação para o lado do processo do referido módulo ou dos referidos módulos ser depois transportado para o interior do' anel de condutas com válvulas na junção de condutas (D), na junção de condutas (C) ou uma combinação das mesmas, através da junção de condutas com válvulas (A), para o interior dos referidos meios de pressão e para fora do referido anel de condutas com válvulas na junção de condutas (B), Lisboa, 2 de Agosto de 1990 O Agsnte Oficiai da PrcpKsdtòde IndusfriqJ